简析真空断路器的发展与表现

　　面临极其不同的开断任务，新的专用断路器应运而生。如果用于发电机保护断路器的特大容量真空断路器（短路开断电流高达63～80kA及以上），标准型真空断路器（短路开断电流25～50kA），经济型真空断路器（16～25kA），频繁型真空断路器（如操作次数5～6万次），超频繁型真空断路器（如操作次数10～15万次）。如西门子公司的3AH系列断路器就按使用场合划分为5种型号，其中3AH1和3AH3型为标准型，操作10000次，3AHZ型为频繁型，操作6万次，3AH4为超频繁型，操作12万次，3AH5型为经济型，价格便宜。

　　低过电压型真空断路器

　　众所周知，真空断路器因截流会引起截流过电压，特别在开断小的感性负截如电动机时，一般情况下，为限制过电压而给真空断路器配过电压吸收装置如SicRC路，ZnO避雷器等，这使断路器结构庞大且复杂化，而且有的限制过电压不理想。

　　日本几家公司另辟路径，开发出低过电压真空断路器。它不用加过电压吸收装置而用新开发出的触头材料，将过电压限制至常规值的十分之一。低过电压触头材料东芝为AgWC日立为Co－Ag－Se，三菱为Cu－Cr－Bi－α，富士为CuCr＋高蒸气材料。这些公司一般做到7.2kV下20kA，只有东芝公司做到7.2kV下40kA。

　　多功能真空断路

　　众所周知真空断路器迄今为二I位（即合一分）完成关合和开断任务。现在出现了多功能真空断路器，赋予了多个功能，如合—分—隔离—接地等。西门子公司、Alstom公司、日立公司均有这样的产品。西门子公司最新推出NXACT型模块式真空断路器具有多功能：集关合、开断、隔离、接地及联锁于一体。Alstom公司配VISAX开关柜的真空断路器为三I位（合—分—隔离）。日立公司与东京电力公司合作研发的24kV真空断路器为四I位（合—分—隔离—接地）。

　　为使产品多功能化，从现有产品看，有两种做法：一是真空断路器相柱在开断后移动或旋转，形成隔离和接地；另一是真空灭弧室内触头旋转完成隔离和接地。西门子公司NXAct型产品为开断后相柱移动完成隔离和接地，而Alstom公司为开断后相柱旋转完成隔离任务，日立公司通过灭弧室内触头旋转完成隔离和接地任务。同步断路器

　　同步断路器又叫选相真空断路器或受控真空断路器。其基本原理是使真空断路器在电压或电流最有利时刻关合或开断。

　　与普通真空断路器相比，同步断路器具有如下优势：1.降低了电网瞬态过电压负荷；2.改善了电网供电质量；3.提高了断路器电寿命及性能；4.简化了电网设计，从而降低了整个系统费用。

　　ABB公司利用数字电子器件和磁力操动机构已开发出了同步真空断路器，这是一个良好的开端。

　　智能型真空断路器

　　真空断路器智能化是建立在现代传感技术和数字化控制技术之上。国外制造公司都使自己的产品具有智能，这是配电自动化的需要，也是断路器本身控制保护的需要。如Alstom公司的DCX型可编程序数字控制装置，ABB公司的REF542型控制和保护装置，西门子公司第二代数字保护装置等。

由以上可知，真空断路器发展很快，究其原因，固然很多，但有两条是基本的：一是真空灭弧室技术的进步；二是操动机构技术的进步。真空灭弧室是真空断路器的心脏。真空灭弧室的进步表现在如触头材料从CuBi转变成CuCr，提高了开断能力，并降低了截流值，同时磁场从横磁场转向纵磁场，提高了开断能力，减少了触头的烧损。在工艺上，一次排封工艺的采用，大大提高了灭弧室性能及可靠性。

　　操动机构被称之为真空断路器的神经中枢。原先用电磁机构，后出现了弹簧机构，最新又出现了永磁机构。弹簧机构结构复杂，零件数多（多达200个），加工精度要求高，且弹簧机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配，要在凸轮轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。永磁机构的机械结构特别简单，零部件比任何其他机构都要少，运动部件可以减少至一个，因而机械可靠性特别高，而且永磁机构的出力特性能与真空断路器的负载特性很好的匹配。永磁机构用永磁锁扣，电容器（或直流屏供电）储能，用电子控制。永磁机构特别适用于频繁操作，如可达6万～15万次。

　　在世界上，特瑞能电气公司（TAVRIDAELECTRICAG简称TEL公司）于1974年首创配永磁机构的真空断路器模型，1989年配永磁机构的免维护真空断路器投放市场，1993年配永磁机构的真空断路器在荷兰KEMA试验站通过了型式试验。1994年配永磁机构的ISM型真空断路器获得俄罗斯专利（专利号N.020631）自此以后，ABB、Josly、Cooper、Whipp＆Bourn等公司均开发出自己的配永磁机构的真空断路器。如ABB公司1997年开发成功配永磁机构的VM1型真空断路器。配永磁机构的真空断路器不仅用于户内断路器，也用于户外断路器和重合器，如TEL公司的OSM型重合器和Whipp＆Bourne公司的GVR型户外重合器。

　　上个世纪90年代后期，配永磁机构的真空断路器传入我国，我国许多公司开发出永磁机构，而且有的试验到10万次，配永磁机构的真空断路器如VSM和VSIA型、ZN23－40.5型、ZN65型、ZWD－12型、ZND－40.5型等产品。

　　生产公司

　　从生产国家看，日本、美国、英国、俄罗斯及中国侧重发展真空断路器，而法国侧重发展SF6断路器。

　　日本东芝、日立、三菱、富士、明电等公司均大力发展真空断路器。其中东芝公司已生产真空灭弧室250万只。德国西门子和ABBCalorEmag公司都在大力发展中压真空断路器，其中西门子公司真空灭弧室，累积产量在100万只以上。